Banja Luka ima umjereno kontinentalnu klimu sa dosta oštrim zimama i toplim ljetima. Na klimu znatno utiču kompleksi zelenih površina, rijeka Vrbas i njene pritoke, te urbanizacija gradskog područja.
Područje je potpuno otvoreno prema sjeveru, pa je tokom zime izloženo uticaju hladnih vazdušnih masa, koje prodiru iz sjevernog kvandranta pri formiranju jakog anticiklona iznad Sibira, dok visoki planinski lanac Dinarida, na jugu, spriječava značajniji uticaj Mediterana na klimu ovog područja.
Središnja godišnja temperatura vazduha za Banju Luku iznosi 10,5° C. Januar je najhladniji mjesec sa prosječnom temperaturom od 0,6°C, a najtopliji jul sa sa prosječnom temperaturom od 20,4°C. Izraženo godišnje kolebanje temperature kao i visoka amplituda apsolutnih ekstremnih temperatura odražava visok stepen kontinentalnosti klime. Najniža temperatura je izmjerena 5. februara 1958 i iznosila je –27,4°C. Najtopliji dan u istoriji Banje Luke je bio 14. avgust 1957, kada je izmjerena temperatura od 41,4°C. Prosječna godišnja količina padavina za Banju Luku iznosi 988 mm, od čega najviše kiše padne u junu (110,8mm), a najmanje u februaru (83,4 mm).
Srednja godišnja oblačnosti iznosi oko 62%. Dominantni su vjetrovi iz pravca sjevera i sjeveroistoka, koji ne duvaju često, tako da je svaki drugi dan u Banjoj Luci miran.
